CN108616607A - 基于预留机制的分布式主机配置方法和系统 - Google Patents

基于预留机制的分布式主机配置方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于预留机制的分布式主机配置方法和系统，涉及通信领域。其中申请节点在申请加入移动自组网时，向所选择的网络节点发送配置请求，网络节点根据配置请求，将所对应预留IP地址集合中的预留IP地址分配给申请节点，然后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址；申请节点利用所分配的IP地址进行配置，并进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为预留IP地址。由于本发明的网络节点已经预留了通过冲突检测的IP地址，因此在进行IP地址配置时可立即完成配置过程，极大地缩短了配置延迟。

Description

基于预留机制的分布式主机配置方法和系统
技术领域
本发明涉及通信领域，特别涉及一种基于预留机制的分布式主机配置方法和系统。
背景技术
MANET(Mobile Ad hoc network，移动自组网)网络采用分布式动态主机配置协议(DDHCP)动态地给新加入节点分配IP地址，其基本思想是：网络中每一个节点维护三个IP地址集合：1)所了解的已经使用的IP地址；2)所了解的地址分配进程已经初始化了但是还没有最终完成分配的IP地址；3)可用空闲IP地址。当一个新节点(请求节点)想要加入网络，选择邻近节点作为发起节点，发起节点选择一个可用空闲IP地址作为请求节点的候选IP地址，如果这个候选IP地址得到网络中全部已配置节点的认可，那么就将这个候选IP地址分配给这个新节点，否则，只要网络中存在一个已配置节点采用了这个候选IP地址，就重新选择另外一个候选IP地址，重复上述过程直到重复次数达到设定的值。重复申请分配意味着浪费网络资源，延长了新节点加入网络的时间。如果两个发起节点同时选择这个候选IP地址，则优先级高的发起节点将接收到所有节点的许可响应，优先级低的发起节点将至少接收到一个拒绝响应。
上述协议存在的问题是，MANET网络的IP地址空间允许在不同MANET网络中重复使用，在网络分割部分合并时，由于分割期间各自可能新加入一些节点，或者某些节点可能重新分配IP地址，这些新分配的IP地址可能在另一个分割的网络中已经使用，导致在合并时存在许多冲突的节点，每一个冲突地址对应的两个冲突节点必须有一个放弃IP地址并重新获取一个新的IP地址，因此可能同时存在许多个分配初始化进程，如果发生冲突的节点数较大，需要同时为冲突节点数一半的节点重新分配IP地址，如此IP地址分配中发生冲突的概率就会大增，分配中的IP地址数可能大增，严重时放弃冲突地址的节点可能因重复次数超过限定导致脱网。其次，需要重新配置IP地址的节点在重新配置过程中是不可及的节点，不仅改变了网络拓扑结构，而且降低了网络的稳定性。
发明内容
本发明实施例提供一种基于预留机制的分布式主机配置方法和系统，由于网络节点已经预留了通过冲突检测的IP地址，因此在进行IP地址配置时可立即完成配置过程，极大地缩短了配置延迟。
根据本发明的一个方面，提供一种基于预留机制的分布式动态主机配置方法，包括：
申请节点在申请加入移动自组网时，向所选择的网络节点发送配置请求；
网络节点根据配置请求，将所对应预留IP地址集合中的预留IP地址分配给申请节点，然后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址；
申请节点利用所分配的IP地址进行配置，并进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为预留IP地址。
在一个实施例中，申请节点利用所分配的IP地址进行配置后，将配置信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便网络节点根据配置信息更新所维护的IP地址集合。
在一个实施例中，申请节点在申请加入移动自组网时，向所选择的网络节点发送配置请求包括：
申请节点在申请加入移动自组网时，向网络中邻近的节点发送查询消息，以便接收到查询消息的节点将包括自身状态的响应信息发送给申请节点；
申请节点根据接收到的响应信息，将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点，并向所选择的网络节点发送配置请求。
在一个实施例中，申请节点根据接收到的响应信息，将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点包括：
申请节点根据接收到的响应信息，判断邻近节点中是否存在具有预留IP地址的节点；
若在邻近节点中存在具有预留IP地址的节点，则将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点；
若在邻近节点中不存在具有预留IP地址的节点，则选择一个邻近节点作为申请节点的代理向具有预留IP地址的网络节点发送分配IP地址请求。
在一个实施例中，网络节点在进行预留操作前还包括：
网络节点判断对应的空闲IP地址集合中是否还有空闲IP地址；
若对应的空闲IP地址集合中还有空闲IP地址，则进行预留操作。
在一个实施例中，在两个网络分割部分合并时，将各节点的已占用IP地址集合信息和预留IP地址集合信息进行交换；
判断是否存在IP地址冲突的情况；
若两个节点的配置IP地址相冲突、且预留IP地址相冲突，则对于该两个节点中优先级高的节点，保留当前配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址；
对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
在一个实施例中，若两个节点的配置IP地址相冲突，但预留IP地址不冲突，则对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变；
对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
在一个实施例中，若两个节点的配置IP地址不冲突，但预留IP地址相冲突，则对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变；
对于该两个节点中优先级低的节点，保留当前的配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
在一个实施例中，若两个节点的配置IP地址和预留IP地址均不相冲突，则保留该两个节点的配置IP地址和预留IP地址不变。
在一个实施例中，预留操作包括：
从所对应的空闲IP地址集合中选择一个空闲IP地址；
将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址；
将候选IP地址发送给移动自组网中的全部网络节点以进行冲突检测，其中网络节点在检测到地址冲突时给优先级低于预定条件的预留操作节点反馈拒绝响应；
若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，则放弃当前候选IP地址，从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址，并执行将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址的步骤；
若未接收到任何网络节点反馈的拒绝响应，则将候选IP地址从对应的候选IP地址集合转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
在一个实施例中，在放弃当前候选IP地址后，延迟一个随机时间，然后执行从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址的步骤。
在一个实施例中，若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，进一步包括：
对地址冲突次数进行统计；
若当前的地址冲突次数已达到预定门限，则结束预留操作；
若当前的地址冲突次数未达到预定门限，则执行放弃当前候选IP地址的步骤。
在一个实施例中，每个网络节点在配置IP地址信息或预留IP地址信息发生变化后，将变化信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便其它全部网络节点更新相应的IP地址集合信息。
根据本发明的另一方面，提供一种基于预留机制的分布式动态主机配置系统，包括：
申请节点，用于在申请加入移动自组网时，向所选择的网络节点发送配置请求；还用于利用所分配的IP地址进行配置，并进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为预留IP地址；
网络节点，用于根据配置请求，将所对应预留IP地址集合中的预留IP地址分配给申请节点，然后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
在一个实施例中，申请节点还用于利用所分配的IP地址进行配置后，将配置信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便网络节点根据配置信息更新所维护的IP地址集合。
在一个实施例中，申请节点具体在申请加入移动自组网时，向网络中邻近的节点发送查询消息，以便接收到查询消息的节点将包括自身状态的响应信息发送给申请节点；并根据接收到的响应信息，将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点，并向所选择的网络节点发送配置请求。
在一个实施例中，申请节点还用于根据接收到的响应信息，判断邻近节点中是否存在具有预留IP地址的节点；若在邻近节点中存在具有预留IP地址的节点，则将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点；若在邻近节点中不存在具有预留IP地址的节点，则选择一个邻近节点作为申请节点的代理向具有预留IP地址的网络节点发送分配IP地址请求。
在一个实施例中，网络节点还用于在进行预留操作前，判断对应的空闲IP地址集合中是否还有空闲IP地址，若对应的空闲IP地址集合中还有空闲IP地址，则进行预留操作。
在一个实施例中，系统还包括信息交换模块、冲突识别模块和地址配置模块，其中：
信息交换模块，用于在两个网络分割部分合并时，将各节点的已占用IP地址集合信息和预留IP地址集合信息进行交换；
冲突识别模块，用于判断是否存在IP地址冲突的情况；
地址配置模块，用于在两个节点的配置IP地址相冲突、且预留IP地址相冲突时，对于该两个节点中优先级高的节点，保留当前配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址；对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
在一个实施例中，地址配置模块还用于在两个节点的配置IP地址相冲突，但预留IP地址不冲突时，对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变；对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
在一个实施例中，地址配置模块还用于在两个节点的配置IP地址不冲突，但预留IP地址相冲突时，对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变；对于该两个节点中优先级低的节点，保留当前的配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
在一个实施例中，地址配置模块还用于在两个节点的配置IP地址和预留IP地址均不相冲突时，保留该两个节点的配置IP地址和预留IP地址不变。
在一个实施例中，预留操作包括：
从所对应的空闲IP地址集合中选择一个空闲IP地址，将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址；将候选IP地址发送给移动自组网中的全部网络节点以进行冲突检测，其中网络节点在检测到地址冲突时给优先级低于预定条件的预留操作节点反馈拒绝响应；若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，则放弃当前候选IP地址，从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址，并执行将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址的操作；若未接收到任何网络节点反馈的拒绝响应，则将候选IP地址从对应的候选IP地址集合转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
在一个实施例中，预留操作还包括：在放弃当前候选IP地址后，延迟一个随机时间，然后执行从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址的操作。
在一个实施例中，预留操作还包括：若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，则对地址冲突次数进行统计；若当前的地址冲突次数已达到预定门限，则结束预留操作；若当前的地址冲突次数未达到预定门限，则执行放弃当前候选IP地址的操作。
在一个实施例中，每个网络节点在配置IP地址信息或预留IP地址信息发生变化后，将变化信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便其它全部网络节点更新相应的IP地址集合信息。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于预留机制的分布式动态主机配置方法一个实施例的示意图。
图2为本发明预留操作一个实施例的示意图。
图3为本发明基于预留机制的分布式动态主机配置系统一个实施例的示意图。
图4为本发明网络分割部分合并示意图。
图5为本发明基于预留机制的分布式动态主机配置系统另一实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本发明基于预留机制的分布式动态主机配置方法一个实施例的示意图。其中：
步骤101，申请节点在申请加入移动自组网时，向所选择的网络节点发送配置请求。
其中，网络中每一个节点配置一个IP地址作为本节点IP地址，并预留一个通过冲突检测的IP地址作为不限定节点待分配IP地址。每一个节点维护四个IP地址集合：1)已占用IP地址集合A；2)预留IP地址集合B；3)已经启动预留IP过程但还没有完成预留的候选IP地址集合C；4)空闲IP地址集合D。
可选地，申请节点在申请加入移动自组网时，向网络中邻近的节点发送查询消息，以便接收到查询消息的节点将包括自身状态的响应信息发送给申请节点。申请节点根据接收到的响应信息，将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点，并向所选择的网络节点发送配置请求。
其中，申请节点根据接收到的响应信息，判断邻近节点中是否存在具有预留IP地址的节点，若在邻近节点中存在具有预留IP地址的节点，则将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点；若在邻近节点中不存在具有预留IP地址的节点，则选择一个邻近节点作为申请节点的代理向具有预留IP地址的网络节点发送分配IP地址请求。
也就是说，若邻近节点都不具有预留IP地址，则选择其中的一个节点作为代理节点向具有预留IP地址的网络节点发送请求。
步骤102，网络节点根据配置请求，将所对应预留IP地址集合中的预留IP地址分配给申请节点，然后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
即，网络节点在将预留IP地址分配给申请节点后，从对应空闲IP地址集合中再申请一个预留IP地址。
步骤103，申请节点利用所分配的IP地址进行配置，并进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为预留IP地址。
可选地，申请节点利用所分配的IP地址进行配置后，将配置信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便网络节点根据配置信息更新所维护的IP地址集合。
可选地，网络节点在进行预留操作前还包括：
网络节点判断对应的空闲IP地址集合中是否还有空闲IP地址，若对应的空闲IP地址集合中还有空闲IP地址，则进行预留操作；若对应的空闲IP地址集合中已经没有空闲IP地址，则取消预留操作。从而在这种情况下，会出现没有预留IP地址的节点。
基于本发明上述实施例提供的基于预留机制的分布式动态主机配置方法，由于网络节点已经预留了通过冲突检测的IP地址，因此在进行IP地址配置时可立即完成配置过程，极大地缩短了配置延迟。
例如，建立MANET网络的第一个节点从集合D中为自己选择一个IP地址进行配置，并将该IP地址添加到集合A中，然后从集合D中选择一个预留IP地址添加到集合B中，从集合D中删除上述两个IP地址。
当第二个节点申请加入MANET网络时，首先第一个节点将预留的IP地址分配给第二个节点，将该IP地址添加到集合A中并从集合B中删除；然后第一个节点从集合D中选择一个预留IP节点以添加到集合B中，并从集合D中删除预留的IP地址。第二个节点从集合D中选择一个候选预留IP地址添加到集合C中，然后发送给第一个节点执行冲突检测，如果接收到第一个节点的许可响应，将候选预留IP地址添加到集合B中作为预留IP地址，从集合C和集合D中删除该IP地址。
一般地，当已经配置IP地址m和预留IP地址n的节点IDm(IDm，m，n)被一个邻近的申请节点IDn选择作为配置节点时，节点IDm将预留IP地址n配置给申请节点，然后延迟一个随机时间后执行分布式动态主机预留过程，预留一个新的IP地址。
一般地，当一个新加入节点IDn完成IP地址n配置后,先延迟一个随机时间后,然后从集合D中选择一个候选IP地址p发送给全部已配置节点进行冲突检测，如果没有接收到任何已配置节点的拒绝响应，就将IP地址p作为节点IDn的预留IP地址p，节点IDn(IDn，n，p)完成IP地址预留，否则，如果接收到任意一个已配置节点的拒绝响应，重新从集合D中选择一个候选IP地址重复上述过程,直到没有接收到任何一个节点的拒绝响应。
图2为本发明预留操作一个实施例的示意图。其中，当预留操作节点进行预留操作时，执行以下步骤：
步骤201，从节点所对应的空闲IP地址集合中选择一个空闲IP地址。
步骤202，将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址。
步骤203，将候选IP地址发送给移动自组网中的全部网络节点以进行冲突检测，其中网络节点在检测到地址冲突时给优先级低于预定条件的预留操作节点反馈拒绝响应。
步骤204，判断是否接收到拒绝响应。若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，则执行步骤205；若未接收到任何网络节点反馈的拒绝响应，则执行步骤206。
步骤205，放弃当前候选IP地址，从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址，并执行步骤202。
可选地，在放弃当前候选IP地址后，延迟一个随机时间，然后执行从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址的步骤。
通过延迟一个随机时间，可有效减小候选IP地址冲突的概率。
步骤206，将候选IP地址从对应的候选IP地址集合转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
此外，若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，还可进一步包括对地址冲突次数进行统计。若当前的地址冲突次数已达到预定门限，则结束预留操作；若当前的地址冲突次数未达到预定门限，则执行放弃当前候选IP地址的步骤。
也就是说，若经过预定次数的尝试，仍无法获得不发生冲突的IP地址，则表明当前IP地址资源较为紧张，及时停止预留操作可有效节省网络开销。
此外，当需要预留更多IP地址的网络节点检测到空闲IP地址集合中的IP地址数大于设定值时，则重新启动预留IP地址进程。
同时，每个网络节点在配置IP地址信息或预留IP地址信息发生变化后，将变化信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便其它全部网络节点更新相应的IP地址集合信息。
在两个网络分割部分合并时，将各节点的已占用IP地址集合信息和预留IP地址集合信息进行交换。通过判断是否存在IP地址冲突，可能发生以下四种情况：1)任意两个节点的配置IP地址不冲突，预留IP地址也不冲突；2)两个节点的配置IP地址冲突，预留IP地址冲突；3)两个节点的配置IP地址冲突，预留IP地址不冲突；4)两个节点的配置IP地址不冲突，预留IP地址冲突。
下面分别描述上述四种情况中节点的响应。
1)任意两个节点的配置IP地址不冲突，预留IP地址也不冲突
在这种情况下，保留该两个节点的配置IP地址和预留IP地址不变，即节点无需执行任何操作。
2)两个节点的配置IP地址相冲突、且预留IP地址相冲突
在这种情况下，对于该两个节点中优先级高的节点，保留当前配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
3)两个节点的配置IP地址相冲突，但预留IP地址不冲突
在这种情况下，对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变。
对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
4)两个节点的配置IP地址不冲突，但预留IP地址相冲突
在这种情况下，对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变。
对于该两个节点中优先级低的节点，保留当前的配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
其中，这里所涉及的预留操作可采用图2所示的预留操作进行。
如上所述，每个网络节点在配置IP地址信息或预留IP地址信息发生变化后，将变化信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便其它全部网络节点更新相应的IP地址集合信息。
图3为本发明基于预留机制的分布式动态主机配置系统一个实施例的示意图。如图3所示，节点301为申请节点，节点302j为网络节点，1≤j≤M，M为网络中节点总数。其中，节点302j配置一个IP地址作为本节点IP地址，并预留一个通过冲突检测的IP地址作为不限定节点待分配IP地址。每一个节点维护四个IP地址集合：1)已占用IP地址集合A；2)预留IP地址集合B；3)已经启动预留IP过程但还没有完成预留的候选IP地址集合C；4)空闲IP地址集合D。
申请节点301用于在申请加入移动自组网时，向所选择的网络节点发送配置请求；还用于利用所分配的IP地址进行配置，并进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为预留IP地址。
网络节点302j用于根据配置请求，将所对应预留IP地址集合中的预留IP地址分配给申请节点，然后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
可选地，申请节点301还用于利用所分配的IP地址进行配置后，将配置信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便网络节点根据配置信息更新所维护的IP地址集合。
其中，申请节点301具体在申请加入移动自组网时，向网络中邻近的节点发送查询消息，以便接收到查询消息的节点将包括自身状态的响应信息发送给申请节点；并根据接收到的响应信息，将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点，并向所选择的网络节点发送配置请求。
可选地，申请节点301还用于根据接收到的响应信息，判断邻近节点中是否存在具有预留IP地址的节点；若在邻近节点中存在具有预留IP地址的节点，则将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点；若在邻近节点中不存在具有预留IP地址的节点，则选择一个邻近节点作为申请节点的代理向具有预留IP地址的网络节点发送分配IP地址请求。
例如，申请节点301根据邻近节点的响应信息，判断节点3022具有预留IP地址，则选择节点3022为其分配IP地址；若邻近节点均不具有预留IP地址，则可选择节点3021或3022作为代理向具有预留IP地址的网络节点发送分配IP地址请求。
可选地，图3中的网络节点还用于在进行预留操作前，判断对应的空闲IP地址集合中是否还有空闲IP地址，若对应的空闲IP地址集合中还有空闲IP地址，则进行预留操作。
其中，预留操作节点在进行预留操作时，从所对应的空闲IP地址集合中选择一个空闲IP地址，将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址；将候选IP地址发送给移动自组网中的全部网络节点以进行冲突检测，其中网络节点在检测到地址冲突时给优先级低于预定条件的预留操作节点反馈拒绝响应；若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，则放弃当前候选IP地址，从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址，并执行将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址的操作；若未接收到任何网络节点反馈的拒绝响应，则将候选IP地址从对应的候选IP地址集合转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
其中，预留操作还包括：在放弃当前候选IP地址后，延迟一个随机时间，然后执行从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址的操作。以便减少预留IP地址冲突的概率。
可选地，预留操作还包括：若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，则对地址冲突次数进行统计；若当前的地址冲突次数已达到预定门限，则结束预留操作；若当前的地址冲突次数未达到预定门限，则执行放弃当前候选IP地址的操作。
也就是说，若经过预定次数的尝试，仍无法获得不发生冲突的IP地址，则表明当前IP地址资源较为紧张，及时停止预留操作可有效节省网络开销。
此外，当需要预留更多IP地址的网络节点检测到空闲IP地址集合中的IP地址数大于设定值时，则重新启动预留IP地址进程。
同时，每个网络节点在配置IP地址信息或预留IP地址信息发生变化后，将变化信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便其它全部网络节点更新相应的IP地址集合信息。
图4为本发明网络分割部分合并示意图。其中，在网络分割部分401和网络分割部分402合并时，图中的圆圈表示不冲突节点，两个黑方块分别表示两个节点IDa和IDb。其中IDa的配置IP地址为a1，预留IP地址为b1，IDb的配置IP地址为a2，预留IP地址为b2。其中：
若a1≠b1，a2≠b2，则IP地址不冲突。
若a1＝b1，a2＝b2，则配置IP地址冲突，预留IP地址冲突。
若a1＝b1，a2≠b2，则配置IP地址冲突，预留IP地址不冲突。
若a1≠b1，a2＝b2，则配置IP地址不冲突，预留IP地址冲突。
为了解决地址冲突问题，本发明所涉及的系统还包括信息交换模块501、冲突识别模块502和地址配置模块503，如图5所示。其中：
信息交换模块501用于在两个网络分割部分合并时，将各节点的已占用IP地址集合信息和预留IP地址集合信息进行交换。
冲突识别模块502用于判断是否存在IP地址冲突的情况。
地址配置模块503用于在两个节点的配置IP地址相冲突、且预留IP地址相冲突时，对于该两个节点中优先级高的节点，保留当前配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址；对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
可选地，地址配置模块503还用于在两个节点的配置IP地址相冲突，但预留IP地址不冲突时，对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变；对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
可选地，地址配置模块503还用于在两个节点的配置IP地址不冲突，但预留IP地址相冲突时，对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变；对于该两个节点中优先级低的节点，保留当前的配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
可选地，地址配置模块503还用于在两个节点的配置IP地址和预留IP地址均不相冲突时，保留该两个节点的配置IP地址和预留IP地址不变。
下面通过一个具体示例对本发明进行说明。
在MANET网络中，节点IDj作为预留节点维护三个数据结构：
(1)AllocatedIDj：AllocatedIDj是基于预留节点所了解的并且已经在MANET网络中使用的全部IP地址组成的集合。
(2)ReservedIDj：ReservedIDj是基于预留节点所了解的并且已经在MANEET网络中预留的全部IP地址组成的集合。
(3)Reserved_PendingIDj：Reserved_PendingIDj是基于预留节点IDj所了解的、地址预留进程已经初始化了的但是还没有最终完成预留的IP地址组成的集合。集合中的每项是一个二维数组{address，initiator}，address是一个正在预留中的IP地址，initiator是预留节点的IP地址。集合中的每一个二维数组对应一个超时时间。超时结束后则删除对应项。
申请节点IDi维护同样的三个数据结构：AllocatedIDi、ReservedIDi和Reserved_PendingIDi。
在配置过程中，申请节点IDi广播一条Neighbor_Query消息。至少有一个邻近节点已经是MANET网络节点，在超时时间结束之前发送一条Neighbor_Reply消息作为响应。节点IDi选择其中一个响应邻近节点IDj作为自己的预留节点，忽略其他邻近节点的响应，然后给预留节点IDj发送一条Requester_Request消息。预留节点IDj接收到申请节点IDi的Requester_Request消息后，将预留IP地址分配给申请节点IDi，并将该IP地址从ReservedIDj中删除。申请节点IDi将配置的IP地址添加到AllocatedIDi。
在预留过程中，预留节点IDj选择一个IP地址a，a既不属于集合AllocatedIDj，也不属于集合ReservedIDj和Reserved_PendingIDj。预留节点IDj将数组(a，j)添加到集合Reserved_PendingIDj中，再将Initiator_Request消息泛洪给MANET网络中所有其他已配置节点。一个节点IDk接收到Initiator_Request消息后，并且判定地址a既不属于集合AllocatedIDk，也不属于集合ReservedIDk、Reserved_PendingIDk中的数组(a，l)，l是一个IP地址且l<j，则给预留节点IDj发送地址a预留许可响应；否则，给预留节点IDj发送地址a的拒绝响应。
发送预留许可响应的节点给其对应集合Reserved_Pending添加数组(a，j)。若地址a获得所有已配置节点的许可，则预留节点IDj：(1)将地址a作为预留IP地址；(2)将预留IP地址a添加到集合ReservedIDk中；(3)将数组(a，j)从Reserved_Pending集合中删除；(4)将这次完成预留的IP地址a泛洪到整个MANET网络中，让所有其他节点能够将地址a添加到自己的集合Reserved中并删除Reserved_Pending中对应的数组。
如果预留节点接收到的响应中，至少有一个响应是拒绝响应，那么预留节点IDj延迟一个随机时间后重新选择另一个地址a’重复上述预留过程。如果重复initiator_request_retry(常数)次都没有预留成功，那么预留节点结束预留过程。发生这种情况的可能原因是空闲IP地址不足。
申请节点IDi完成IP地址配置后执行和上述相同的预留过程。
此外，当网络中的一个节点脱网后，预留IP地址和配置IP地址将同时释放回收。
通过实施本发明，可以得到以下有益效果：
1)对于新加入节点，由于已经预留了通过冲突检测的IP地址，可以立即完成配置过程，配置延时大大缩短。
2)在发生网络分割部分合并时，如果发生冲突节点需要重新配置IP地址，由于预留了通过冲突检测的IP地址，可以立即完成配置过程：
·重新配置延时大大缩短；
·大大提高了网络的稳定性；
·不会有冲突节点因重新配置IP地址失败导致脱网。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (26)

1.一种基于预留机制的分布式动态主机配置方法，其特征在于，包括：
申请节点在申请加入移动自组网时，向所选择的网络节点发送配置请求；
网络节点根据所述配置请求，将所对应预留IP地址集合中的预留IP地址分配给申请节点，然后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址；
申请节点利用所分配的IP地址进行配置，并进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为预留IP地址。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
申请节点利用所分配的IP地址进行配置后，将配置信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便网络节点根据配置信息更新所维护的IP地址集合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
申请节点在申请加入移动自组网时，向所选择的网络节点发送配置请求包括：
申请节点在申请加入移动自组网时，向网络中邻近的节点发送查询消息，以便接收到查询消息的节点将包括自身状态的响应信息发送给申请节点；
申请节点根据接收到的响应信息，将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点，并向所选择的网络节点发送配置请求。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
申请节点根据接收到的响应信息，将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点包括：
申请节点根据接收到的响应信息，判断邻近节点中是否存在具有预留IP地址的节点；
若在邻近节点中存在具有预留IP地址的节点，则将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点；
若在邻近节点中不存在具有预留IP地址的节点，则选择一个邻近节点作为申请节点的代理向具有预留IP地址的网络节点发送分配IP地址请求。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
网络节点在进行预留操作前还包括：
网络节点判断对应的空闲IP地址集合中是否还有空闲IP地址；
若对应的空闲IP地址集合中还有空闲IP地址，则进行预留操作。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
在两个网络分割部分合并时，将各节点的已占用IP地址集合信息和预留IP地址集合信息进行交换；
判断是否存在IP地址冲突的情况；
若两个节点的配置IP地址相冲突、且预留IP地址相冲突，则对于该两个节点中优先级高的节点，保留当前配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址；
对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
若两个节点的配置IP地址相冲突，但预留IP地址不冲突，则对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变；
对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
若两个节点的配置IP地址不冲突，但预留IP地址相冲突，则对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变；
对于该两个节点中优先级低的节点，保留当前的配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
若两个节点的配置IP地址和预留IP地址均不相冲突，则保留该两个节点的配置IP地址和预留IP地址不变。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，
所述预留操作包括：
从所对应的空闲IP地址集合中选择一个空闲IP地址；
将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址；
将候选IP地址发送给移动自组网中的全部网络节点以进行冲突检测，其中网络节点在检测到地址冲突时给优先级低于预定条件的预留操作节点反馈拒绝响应；
若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，则放弃当前候选IP地址，从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址，并执行将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址的步骤；
若未接收到任何网络节点反馈的拒绝响应，则将候选IP地址从对应的候选IP地址集合转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
在放弃当前候选IP地址后，延迟一个随机时间，然后执行从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址的步骤。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，进一步包括：
对地址冲突次数进行统计；
若当前的地址冲突次数已达到预定门限，则结束预留操作；
若当前的地址冲突次数未达到预定门限，则执行放弃当前候选IP地址的步骤。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，
每个网络节点在配置IP地址信息或预留IP地址信息发生变化后，将变化信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便其它全部网络节点更新相应的IP地址集合信息。
14.一种基于预留机制的分布式动态主机配置系统，其特征在于，包括：
申请节点，用于在申请加入移动自组网时，向所选择的网络节点发送配置请求；还用于利用所分配的IP地址进行配置，并进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为预留IP地址；
网络节点，用于根据所述配置请求，将所对应预留IP地址集合中的预留IP地址分配给申请节点，然后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，还包括：
申请节点还用于利用所分配的IP地址进行配置后，将配置信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便网络节点根据配置信息更新所维护的IP地址集合。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，
申请节点具体在申请加入移动自组网时，向网络中邻近的节点发送查询消息，以便接收到查询消息的节点将包括自身状态的响应信息发送给申请节点；并根据接收到的响应信息，将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点，并向所选择的网络节点发送配置请求。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，
申请节点还用于根据接收到的响应信息，判断邻近节点中是否存在具有预留IP地址的节点；若在邻近节点中存在具有预留IP地址的节点，则将具有预留IP地址的一个节点作为所选择的网络节点；若在邻近节点中不存在具有预留IP地址的节点，则选择一个邻近节点作为申请节点的代理向具有预留IP地址的网络节点发送分配IP地址请求。
18.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，
网络节点还用于在进行预留操作前，判断对应的空闲IP地址集合中是否还有空闲IP地址，若对应的空闲IP地址集合中还有空闲IP地址，则进行预留操作。
19.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，还包括信息交换模块、冲突识别模块和地址配置模块，其中：
信息交换模块，用于在两个网络分割部分合并时，将各节点的已占用IP地址集合信息和预留IP地址集合信息进行交换；
冲突识别模块，用于判断是否存在IP地址冲突的情况；
地址配置模块，用于在两个节点的配置IP地址相冲突、且预留IP地址相冲突时，对于该两个节点中优先级高的节点，保留当前配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址；对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
20.根据权利要求19所述的系统，其特征在于，
地址配置模块还用于在两个节点的配置IP地址相冲突，但预留IP地址不冲突时，对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变；对于该两个节点中优先级低的节点，放弃当前的配置IP地址，将预留IP地址作为配置IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，
地址配置模块还用于在两个节点的配置IP地址不冲突，但预留IP地址相冲突时，对于该两个节点中优先级高的节点，保留配置IP地址和预留IP地址不变；对于该两个节点中优先级低的节点，保留当前的配置IP地址，删除预留IP地址，延迟一个随机时间后进行预留操作，以便将所对应空闲IP地址集合中的一个空闲IP地址转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，
地址配置模块还用于在两个节点的配置IP地址和预留IP地址均不相冲突时，保留该两个节点的配置IP地址和预留IP地址不变。
23.根据权利要求14-22中任一项所述的系统，其特征在于，所述预留操作包括：
从所对应的空闲IP地址集合中选择一个空闲IP地址，将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址；将候选IP地址发送给移动自组网中的全部网络节点以进行冲突检测，其中网络节点在检测到地址冲突时给优先级低于预定条件的预留操作节点反馈拒绝响应；若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，则放弃当前候选IP地址，从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址，并执行将选择的空闲IP地址转移到对应的候选IP地址集合中以作为候选IP地址的操作；若未接收到任何网络节点反馈的拒绝响应，则将候选IP地址从对应的候选IP地址集合转移到对应的预留IP地址集合中以作为新的预留IP地址。
24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，
所述预留操作还包括：在放弃当前候选IP地址后，延迟一个随机时间，然后执行从所对应的空闲IP地址集合中重新选择一个空闲IP地址的操作。
25.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，
所述预留操作还包括：若接收到至少一个网络节点反馈的拒绝响应，则对地址冲突次数进行统计；若当前的地址冲突次数已达到预定门限，则结束预留操作；若当前的地址冲突次数未达到预定门限，则执行放弃当前候选IP地址的操作。
26.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，
每个网络节点在配置IP地址信息或预留IP地址信息发生变化后，将变化信息发送给移动自组网中的其它全部网络节点，以便其它全部网络节点更新相应的IP地址集合信息。
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